"МИС-РТ" - 2008. Сборник № 42-2.

Диагностический комплекс "ИКАР-ТЕСТ" для бесконтактной регистрации динамики роста микроорганизмов

Анисимов Я.С.1, Казанкин Д.С.2, Широносов В.Г.2,3
1СКБ "Резонанс"
2УНЦ "РТ" УдГУ, http://v4.udsu.ru/science/untsrt, ikar@udm.ru
3Научно-исследовательский центр "Икар" http://ikar.udm.ru, ikar@udm.ru
Россия, Ижевск.

Тезисы XX Всероссийской научно-технической конференции студентов молодых учёных и специалистов "БИОМЕДСИСТЕМЫ - 2007"
18 декабря. - Рязань, 2007. с. 228-229

Описание продукции. К настоящему времени накоплено значительное количество фактов модификации водных растворов.  При неизменном химическом составе, за счёт повышения свободной энергии в системе водородных связей, изменяются физические параметры воды (проводимость, диэлектрическая проницаемость, ОВП, поверхностное натяжение и т.д.) и химическая активность (изменение скорости и даже направления хим.реакций). Такое возможно, если компоненты системы находятся в электронно-возбужденном состоянии и за счет непрерывной циркуляции энергии по общим электронным уровням кооперативно взаимодействуют друг с другом. Вода как наиболее кооперативная система служит матрицей для этих взаимодействий.
Этот принцип положен в основу новейшего аппаратно-программного диагностического комплекса "ИКАР-ТЕСТ". Данный прибор позволяет регистрировать биохимические процессы, а также стадию развития микробного сообщества без нарушения герметичности культиватора и без контакта с культурой клеток.
Универсальный комплекс "ИКАР-ТЕСТ" в виде работающего прототипа готов к тиражированию, однако требуются: 1) дальнейшее накопление эмпирического материала; 2) дополнительные исследования механизмов данного явления; 3) разработка и оптимизация собственных комплектующих для создания промышленного образца.
Принцип действия прибора сводится к регистрации динамических процессов в водных системах и микробной культуре через полимерные стенки непроницаемые для жидкостей и газов (рис. 1).


Рис. 1.
Схема аппаратно-программного
комплекса ИКАР-ТЕСТ

Источник сигнала  - самые разнообразные химические и биологические процессы, протекающие в водных растворах, которые генерируют фактор модификации водных растворов (ФМВР). ФМВР проникает через стенки полимерных ёмкостей и распространяются в окружающую среду. Гипотеза объясняющая природу данного фактора и основные закономерности его проявления вполне разработана и составляет know-how проекта. Простейший детектор - водный раствор с низкой концентрацией ионобразующих веществ. Водный раствор способен резонансно поглощать ФМВР, накапливать энергию до детектируемого уровня и переизлучать её в виде выскооэнергетичных квантов (например, радио- или даже УФ-излучения). Первичный измерительный преобразователь - двойные электрические слои (ДЭС) в ассиметричной электродной системе. Система ДЭС находится в неравновесном состоянии и стремится к снижению собственной энергии поверхности. Поэтому её чувствительность проявляется при значительно более низких энергетических уровнях воздействия, чем в случае физических и химических датчиков в равновесном состоянии. Регистрирующая система и система индикации в виде прототипа – это модифицированный прибор для измерения рН и окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) - pH-150. Необходима доработка и  автоматизация прототипа, а также разработка новых более специализированных и чувствительных датчиков, чем используемые на данный момент платиновый электрод (ЭПЛ-02) и хлорсеребряный электрод сравнения (ЭВЛ-1M4).
Инновационный потенциал достаточно высок для успешной реализации и коммерциализации проекта. Исследования и конструкторские работы осуществляются на базе Учебно-научного центра "Резонансные технологии" (подразделение УдГУ), который объединяет студентов различных факультетов и специальностей для выполнения экспериментальных работ междисциплинарного характера по разработке инновационных идей. Руководитель УНЦ "РТ" - директор по науке НИЦ "ИКАР" Широносов В.Г. НИЦ "ИКАР" -  компания более 16 лет занимающаяся проблемами водоочистки, электрохимической  модификации водных сред, учреждена РАН, имеет международное признание и награды на многочисленных выставках и конгрессах (http://ikar.udm.ru). Инновационная инфраструктура предприятия: наука - образование - бизнес, наиболее эффективна для реализации данного проекта.
Есть все необходимые условия для сборки и реализации первой партии приборов силами сотрудников и студентов УНЦ "РТ".
Научная новизна, предлагаемых к коммерциализации решений.
Явление передачи ФМВР от химических реакций, биологических объектов открыто недавно в лаборатории УНЦ "РТ". Патентный поиск не выявил приборов использующих сходный принцип. Данные явления регистрировались и раньше, однако в качестве детектора применялись биологические объекты (нестабильность показаний, трудоёмкость регистрации и т.д.), другие детекторы не обладали необходимой чувствительностью. Понимание происходящих процессов позволило создать искусственную модель биологической детекции и воплотить её в виде чувствительного прибора, область применения которого значительна и ещё до конца не изучена.  
Конкурентные преимущества. Выполнение микробиологических анализов трудоёмкий процесс с минимальной автоматизацией, высокой стоимостью расходных материалов, требовательный к профессиональной подготовке кадров. С использованием предлагаемого прибора перечисленные требования значительно снижаются. Это позволяет радикально удешевить и автоматизировать лабораторные исследования, расширить сеть санитарно-гигиенических лабораторий, увеличить число анализов за счёт методов скрининга и экспресс-тестов.
Расчеты показывают, что экономия, от внедрения "ИКАР-ТЕСТ" только в г. Ижевске и Удмуртской республике даже в отношении 20% всех проводимых анализов составит 42 млн. 410 тыс. рублей ежегодно. Окупаемость 1 год. При увеличении количества анализов можно достигнуть более значительных экономических показателей. 
Область применения "ИКАР-ТЕСТ": 1) контроль технологических процессов в промышленном химическом и микробиологическом синтезе (продукты питания, лекарства, волокна и т.д.); 2) санитарно-эпидемиологический контроль; 3) клиническая диагностика – дешёвые скрининг и экспресс-методы лабораторного мед. анализа и исследования.